JPS6391967A - 燃料電池と蓄電池を組み合せた電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、メタノール等を直接燃料とする燃料電池と蓄
電池とを組み合せた電源装置に係り、特に環境温度の極
めて低い寒冷地方で使用されるに好適な、保温装置を備
えた電源装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、特開昭５０−１１６９２５号に記載のよ
うに、燃料電池の８力電流がＭ電池を充電しながら負荷
に供給する方式が公知であり、燃料電池の発電動作中は
、その出力が蓄電池に充電されているから、万一燃料の
供給がストップしても所定の時間、負荷に直流電力を供
給できるだけでなく燃料電池の起動時に定格出力が出る
までの間、蓄電池から負荷に電力が供給できるものであ
った。しかし、環境温度が一３０’Ｃにもなる寒冷地方
において使われる場合の凍結防止対策の点については。

何んら配慮されていなかった。

一方、特開昭６１−４５５６９号に記載のように、燃料
電池の電解液を加熱する加熱手段を設け、電解液の温度
が所定温度以下のときは蓄電池により加熱手段に通電し
て電解液を加熱するように構成し、燃料電池の低温時に
おける始動特性を向上させることが知られている。しか
し、環境温度が一３０℃にもなる寒冷地方において、燃
料電池を蓄電池と組み合せて使用する場合の凍結防止対
策の点については、十分な配慮がなされていなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、環境温度が一３０℃になる寒冷地方に
おいて使われる場合の凍結防止対策の点について配慮が
なされておらず、燃料電池本体のみならず、それと組合
せて使用される蓄電池の電解液が凍結するという問題が
あった。

本発明の目的は、公知例の技術的欠点を改善し、かかる
要求事項を満足させるべき、？９電池の電解液の凍結防
止対策を実施した燃料電池を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、燃料電池本体および蓄電池の設置される収
納容器内の温度を検知し、その温度が設定値を越えて低
下した場合には容器内を加熱するヒータに通電して、収
納容器内の燃料電池本体および蓄電池を加熱することに
より、達成される。

〔作用〕

収納容器内に設けた温度検出器により、器内の温度を検
出し、その検出信号を制御器に取込み、燃料電池のアノ
ライト（組成：メタノール１．０Ｍ、硫酸１．５　Ｍ、
残部　水）が凍結しないための温度である設定値（−５
℃）と比較し、前記検出値が設定値以下の場合には、加
熱器に通電するように切換器をＯＮさせる信号を発信す
るようになっている。切換器がＯＮになると、Ｍ電池か
ら加熱器に通電し、収納容器内の燃料電池本体、７ノラ
イトタンク、補機・配管類および、蓄電池を加熱するの
で、燃料電池のアノライトを凍結させることがない、さ
らに、加熱により収納容器の器内温度が上昇し、検出値
が設定値（例えば、＋５℃）を越えた場合には、切換器
をＯＦＦさせる信号を発信するようになっており、収納
容器の器内温度は、常に一定の温度以上に保持されるた
め、燃料電池およびＴＩ組電池直ちに起動できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。図に
おいて、断熱材等によって保温効果を備えた収納容器３
内に、燃料電池本体１および蓄電池８を設置する。燃料
電池本体１には、燃料としてのアノライトを溜めておく
ためのアノライトタンク２が併設され、ポンプ等（図示
せず）により、アノライトを燃料電池本体１に供給する
ようになっている。

燃料電池本体］の出力電流は、７メ電池８を充電しなが
ら、負荷１ｏおよび電気ヒータから成る加熱器５に供給
できるようになっている。

収納容器３には、燃料電池１からの排出空気あるいは、
排出ガスを除去するための通気孔１１が設けである。ま
た、収納容器３内には、器内空間４の温度を検出するた
めの温度検出器６が設けである。

温度検出器６からの検出信号は、制御器７しこ取込み、
アノライトが凍結しないための温度として。

前もって設定した設定値（−５℃）と比較し、検出値が
設定値以下の場合には、加熱器５に通電するように、切
換器９をＯＮさせる信号を発信するようになっている。

ところで、第２図は、希硫酸の結氷点を示す図であり、
因に、本発明の対象となるアノライト（硫酸１．５　Ｍ
、比重１．０９　）は、−７，５℃で凍結することを表
わしている。

従って、アノライトを凍結させないためには、制御器７
の下限設定値を一５℃に設定しておけば。

十分である。

切換器９がＯＮになると、蓄電池８から加熱器５に通電
し、収納容器３内に設置しである燃料電池本体１．アノ
ライトタンク２．補機・配管類（図示せず）および、蓄
電池８を加熱する。

加熱により収納容器３の器内温度が上昇し、検出値が設
定値（例えば、＋５℃）を越えた場合には、加熱器５へ
の出力電流を遮断するように、切換器９をＯＦＦさせる
信号を発信するようになっている。

ここで、収納容器内に設置の燃料電池本体は、定格操作
温度が約６０℃であり、無負荷状態から低負荷暖機運転
（１０℃程度）にスムーズに立ち上がるためには、前記
制御器７の上限設定値を＋５℃に設定しておれば、十分
である。

従って、上記のことから、切換器９のＯＮ　−ＯＦＦは
、制御器７の下限設定値を一５℃〜０℃、上限設定値を
＋５℃〜＋１０℃で動作するように、燃料電池が設置さ
れる環境に応じて、適当にセットできるようになってい
る。

燃料電池の特性は、環境温度の変化影響を受けやすく、
環境温度が上昇すると燃料電池の温度も上昇し、一般的
に燃料電池の特性も向上する。逆に、環境温度が低下す
ると燃料電池の温度も低下し、燃料電池の特性も低下す
るため、特に、環境温度の低い寒冷地方では一３０℃に
もなり、燃料電池の特性低下の防止はもとより、凍結防
止が重要である、 本発明によれば、収納容器の器内温度を、常に一定の温
度以上に保持できるため、燃料電池を凍結させることな
く、起動性を良くすることができ且つ、燃料電池の特性
を向上させる効果がある。

他方、収納容器内に設置された蓄電池８については、第
２図より、電解液の結氷点は、電解液の濃度すなわち硫
酸の比重によって変化し、蓄電池の放電量により異なる
。

例えば、完全充電状態の？ｇ電池の比重は、　１．２８
であり、電解液が凍結することはないが、約５０％放電
した蓄電池では、比重が１．１８程度まで低下しており
、−３０℃の寒冷地方で使用する場合には、凍結するこ
とになる。逆に、−３０℃で凍結させないためには、電
解液の比重が１．２１以上（放電漱２５％程度）でなけ
ればならない。

すなわち、−３０℃程の寒冷地方では、電解液の凍結の
危険性があるため、放電量の管理、すなわち電解液の比
重の管理が重要となる。

さらに、加熱器５により、蓄電池８が加熱されることで
、電解液を加温させることができる。

一般に、蓄電池における硫酸の比抵抗は、周囲温度が低
くなるほど大きくなり、−３０℃のように、極めて低温
時には、非常に大きな抵抗値を示すことが知られている
。

従って、このことは、電解液を加熱させることで、電気
抵抗が小さくなり、放電時に電圧を高くできる（大電流
を流せる）効果がある。

上記の如く１本発明によれば、収納容器の器内空間４の
温度を、常に一定の温度以上に保持できるため、蓄電池
を凍結させることなく、始動性能を向上させる効果があ
る。

第３図は、本発明の別の実施例を示すもので、第１図と
異なる点は、加熱器５の代りに燃料電池本体１及び？９
電池８の外バに巻回した。シーズヒータ１５ａ、１５ｂ
を設け、それぞれのヒータを切換器９ａ、９ｂを介して
蓄電器８の出力端に接続したものである。切換器９ａ、
９ｂは制御器７の信号により、例えば９ａは一５°Ｃで
ＯＮし、９ｂはそれよりも低い一１５℃でＯＮするよう
に設定されている。そして、ヒータ１５ａ、１５ｂはそ
れぞれ燃料電池本体１及び？？す池８を保温するに定る
比較的小容量のものが用いら九る。この実施例では容器
内が一１５℃〜−５℃の間にあるときは、ヒータ１５ａ
のみが通電され、−１５℃以下のとき両方のヒータに通
電されることになる。

このようにすれば蓄電池の消耗が少くなる。

以上の実施例では、ヒータは電池本体の外部に配置する
ものを示したが本体容器にヒータを内張すして加熱する
方法、あるいは、収納容器３自体を加熱構造体とするこ
とも、本発明から容易に推考されるところである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、 （１）収納容器内に加熱器を設け、燃料電池本体はか、
蓄電池等を加熱することにより、−３０℃にもなる寒冷
地方において使用する場合でも、燃料電池ばか、蓄電池
等を凍結防止することが可能である。

（２）燃料電池本体、アノライトタンクおよび、補機・
配管類を加熱することで、起動性を向上させ、且つ、燃
料電池の特性を向上させる効果がある。

（３）蓄電池を加熱することで、電解液を電気抵抗を小
さくでき、放電時の電圧を高くできる（大電流を流せる
）ため、蓄電池の始動性能を向上させる効果がある。

（４）加熱器の電源は、燃料電池本体の出力電流により
充電される蓄電池に供給されるため、特別な電源が不要
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の燃料電池の構成図、第２図
は本発明に係わる希硫酸の結氷点を表わす特性図、第３
図は本発明の別の実施例の燃料電池の構成図である。 １・・・燃料電池本体、２・・・アノライトタンク、３
・・・収納容器、５・・・加熱器、６・・・温度検出器
、７・・・制御器、８・・・蓄電池、９・・・切換器、
１０・・・負荷、来１図 ０Ｑ５ 率２−図 凋り畝り比重（ＩＳ／牟°Ｃう

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、燃料電池と蓄電池とを組み合せた電源装置において
   、燃料電池と蓄電池を収納する収納容器とその収納容器
   内温度を検出する温度検出器と、前記収納容器内を加熱
   する電気ヒータと、前記温度検出器で検知された温度が
   あらかじめ定めた温度以下のとき前記蓄電器から電気ヒ
   ータに通電する制御器を設けたことを特徴とする燃料電
   池と蓄電池を組み合せた電源装置。 ２、前記蓄電池は鉛蓄電池である特許請求の範囲第１項
   記載の燃料電池と蓄電池を組み合せた電源装置。 ３、前記収納容器は断熱材により構成され、温度検出器
   は前記容器の上部の空間の温度を検知するように配置さ
   れた特許請求の範囲第１項記載の燃料電池と蓄電池を組
   み合せた電源装置。 ４、前記電気ヒータは、燃料電池本体及び蓄電池本体の
   外側に巻回されたシーズヒータより構成された特許請求
   の範囲第１項記載の燃料電池と蓄電池を組み合せた電源
   装置。 ５、前記制御器は、異つた２つの温度レベルでそれぞれ
   燃料電池本体のシーズヒータ及び蓄電池のシーズヒータ
   に通電するようにした特許請求の範囲第３項記載の燃料
   電池と蓄電池を組み合せた電源装置。